將機械可調性與功能相結合:具有奈米顆粒交聯的仿生纖維水凝膠

生物聚合物的纖維網路具有獨特的特性:低濃度下的機械穩定性、極其多孔的結構和小變形時的強硬化。一個突出的挑戰是找到允許在不改變聚合物濃度的情況下定製這些生物網路或其合成等效物的機械效能的方法,同時改變所有其他水凝膠效能。

將機械可調性與功能相結合:具有奈米顆粒交聯的仿生纖維水凝膠

凝膠雜交體的製備示意圖。

最近,

製備了稀釋 (0.1 wt.%) 纖維水凝膠的網路,並將它們與功能性棒狀奈米粒子交聯。觀察到交聯引起結構變化,強烈影響水凝膠的機械效能,剛度增加 40 倍。這種效果在最低聚合物和顆粒濃度(99.8% 的水)下最強,並且可以透過調整交聯密度進行調整。

此外,複合材料中的奈米顆粒成分提供了引入額外功能的機會;報道了具有磁性和導電效能的凝膠。然而,透過本工作中介紹的帶有裝飾奈米顆粒交聯劑的纖維網路的通用交聯方法,幾乎可以在高響應性水凝膠中引入任何功能,為設計下一代多功能軟材料提供指導。

將機械可調性與功能相結合:具有奈米顆粒交聯的仿生纖維水凝膠

圖3 複合凝膠的形態、磁性和導電效能。

將機械可調性與功能相結合:具有奈米顆粒交聯的仿生纖維水凝膠

相關論文以題為

Combining Mechanical Tuneability with Function: Biomimetic Fibrous Hydrogels with Nanoparticle Crosslinkers

發表在

《Advanced Functional Materials》

上。

通訊作者

是Radboud 大學分子與材料材料研究所

Paul H. J. Kouwer教授

參考文獻:

doi。org/10。1002/adfm。202105713

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